ESPERIMENTI IN MICROGRAVITÀ PER CARATTERIZZARE GLI ELEMENTI COSTITUTIVI DEGLI ASTEROIDI PRESSO LA ZARM DROP TOWER DI BREMA

GEMS (Granular Experiment in Microgravity with asteroid Simulant) è una campagna sperimentale in microgravità sviluppata nel contesto di TRACES (Transitions in Rubble-pile Asteroid Chaotic Environment and Granular Structures), un progetto finanziato dall'ERC e guidato dal Prof. Fabio Ferrari del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali (DAER) al Politecnico di Milano. Il Team di GEMS è composto dai ricercatori DAER Samuele Vaghi, Alessia Cremasco, Luigi Delfanti e Iosto Fodde. L'obiettivo di TRACES è caratterizzare le proprietà e l'evoluzione dinamica del materiale granulare che compone gli asteroidi, sviluppando nuovi strumenti analitici e numerici, validati attraverso esperimenti condotti in ambiente rappresentativo.

La campagna sperimentale GEMS, finanziata da ESA, consiste in 16 test nelle strutture ZARM, a Brema. La prima metà della campagna sperimentale si è svolta tra Ottobre e Novembre 2024. L’obiettivo dell’esperimento è di osservare le collisioni tra frammenti di simulanti di asteroidi in condizioni di microgravità e vuoto, essenziali per replicare l’ambiente asteroidale. I materiali simulanti sono stati selezionati per riprodurre il più fedelmente possibile le caratteristiche degli asteroidi, in termini di proprietà meccaniche e superficiali.

L'apparato sperimentale, collocato all'interno di una camera a vuoto, viene rilasciato in caduta libera dalla cima della ZARM Drop Tower, alta 120 metri, raggiungendo circa 4.7 secondi di condizioni di microgravità (10⁻⁶ g), tra le migliori disponibili a livello mondiale. La traiettoria di ciascun frammento è stata ricostruita prima, durante e dopo il contatto tramite l'uso di videocamere. Due videocamere ad alta risoluzione e alta velocità, fornite dalla ZARM facility, sono state posizionate all'esterno della camera a vuoto, mentre due GoPro (in grado di sopportare decelerazioni fino a 50 g al termine della caduta) sono state posizionate all'interno della capsula. I dati raccolti verranno ora analizzati e confrontati con simulazioni numeriche, con una seconda fase della campagna programmata per marzo 2025.

TRACES ha lo scopo di studiare le proprietà meccaniche degli elementi alla base degli asteroidi, rivelando i segreti di questi oggetti primitivi che sono rimasti sostanzialmente invariati sin dai primi tempi del Sistema Solare. La tematica racchiude un grande potenziale in termini scientifici e a supporto dell’esplorazione spaziale, favorendo nuove indagini in-situ con lander e rover su asteroidi, l’utilizzo di risorse spaziali ed indicando strategie efficaci per la difesa planetaria; affrontando al contempo una delle sfide più grandi della fisica: comprendere le leggi fondamentali della meccanica dei mezzi granulari.